SU1068736A1

SU1068736A1 - Thermocouple compensating wire

Info

Publication number: SU1068736A1
Application number: SU823532345A
Authority: SU
Inventors: Виктор Антонович Холмянский
Priority date: 1982-11-17
Filing date: 1982-11-17
Publication date: 1984-01-23

Abstract

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПРОЮД ДЛЯ ТЕРМОПАР, содержащий положительный электрод с элементом из меди и отрицательный электрод в виде композиции элементов, имеющих электрический контакт по всей длине, п{жчем один элемент композиции выполнен из меди, отличающийс тем,что , с целью повьпиени точности измерении, температуры термопарой иридий/иридий A THERMOPAR COMPENSATION PROCESS, containing a positive electrode with a copper element and a negative electrode as a composition of elements having electrical contact along the entire length, one element of the composition is made of copper, characterized in that, in order to measure the temperature, the thermocouple temperature iridium / iridium

Description

о:about:

СХ)CX)

СдЭSde

db 1 Изобретение относитс к измерению температур , в частности к термоэлектрической термометрии, И может быть использовано дл создани высокотемпературного компенсадаонного провода к известной термопаре . иридий/сплав ириди (60 мас.%) с родием (40 мас.%), предел измерени которой более 2000°С. Известны компенсационные провода к термопарам ПР 30/6 и ПП-1 к термопарам из сплавов вольфрам-рений (ВР 5/20 и ВР 10/20) в виде скрутки соединенных раллельно проволок из различ1ф1х сплавов Однако термоэлектроды этих термопар имеют термоэлектрические характеристики, как позлектродно, так и в паре существенно отличаю1диес от температурной зависимости тормо-ЭДС термоэлектродов и термопары иридий/иридий (60 мас.%) - ро1ШЙ (40 мас.%), и не MorjT служить в качестве компенсашюнного провода к указанной термопаре. Компенсационного провода к термопаре ири,ш й/иридий-роллй (40% Rh) не существует . Известен также компенсационный провод дл термопары Pt (70) - Rh (30) Ft (94 Rh (6), в котором положительный электрод выполнен 1.3 меди, а отрицательный электрод выполнен в виде композиции трех элементов, имеющих электрический контакт по всей длине и изготовленных со ответственно из меди, алюмини и железа npj{ соотнощении площадей поперечного сечевд этих элементов 1: (1,8-2,2): (1,8-2,2) С23 Однако этот компенсационный провод не .может быть .использован дл колтенсации термо - ЭДС свободных концов термопары иридий/иридий (60 мас.%) - родий (40 мае. %) , так как его термоэлектрическа характеристика существенно отличаетс от температурной зависимости термо - ЭДС термопары иридий/иридий (60 мас.%) - родий (40 мас.%). Цель изобретени - повышение точности измерени температуры термопарой иридий/ иридий (60 мас.%) - родий (40 мас.%) пр нагреве ее холодных концов до 500°С. Дл достижение поставленной цели в ком пенсационном проводе дл термопар, содержащем положительный электрод с элементом из меди и отрицательный электрод в виде колшозиции элементов, имеющих электричес кий контакт по всей ;д;лине, причем один элемент композиции вьшолнен из меди, в поло)И1тельный электрод введен элемент из хромел с образованием электрического кон такта по всей длине с элементом из меди при соотношении плошадей поперечного сеченн двух элементов 1:(8-10), а в отри6 цательныи электрод введен элемент из нихрома марки Х20Н80 при соотношении площадей поперечного сечени элементов из меди и нихрома марки Х20Н80 (8-10) :1. Выбор пределов соотношени площадей поперечного сечени обусловлен тем, что как электроды основной термопары - (иридий и иридий (60 мас.%) - родий (40 мас.%), так .и компенсационного провода (хромель, нихром) имеют разброс -термоэлектрических характеристик (дл хромел ГОСТ 1790-77 - наличие четырех классов градуировки). Вследствие этого максимальна точность компенсации ,. термо-ЭДС свободных концов термопары , т.е. совпадение термо-ЭДС компенсационного провода и основной термопары может быть достигнута за счет корректировки термо-ЭДС компенсационного провода небольшим изменением соотношеш1Й площадей поперечного сечени элементов композиции в указанных выще пределах. Выбранные пределы соотнощени площадей элементов соответствуют веро тности 95% компенсации колебаний индивидуальных градуировок . Предлагаемый кампенсацио1Н1ый провод осуществл ет; суммарную компенсацию термоЭДС свободных концов термопары иридий/ иридий (60 мас.%) - родий (40 мас.%) в интервале 0-500° С с точностью ± 0,06 мВ (±3°С). В таблице приведены значени термо-ЭДС относительно платины положительного композшдаонного термозлектрода (Е+), вьшолнен ного из скрученных в жгут проволок из сплава хромель (дев ть проволок {2S 0,3 мм) и чистой меди одна проволока 0,3 мм) и отрицательного композиционного термоэлектрода (Е-), выполненного из скрученных проволок чистой меди (9 проводок 0 0,3 мм) и сплава нихром марки Х20Н80 (1 проволока 0,3 мм)., Далее указана суммарна термо-ЭДС пары композиционных термоэлектродов (EZ.) , а также термо-ЭДС термопары иридий/иридий (60 мас.%) - родий (40 мас.%) (ЕЛ). В последней строке таблицы приводитс систематическа погрешность суммарной ком пенсации термо-ЭДС (л), представл юща разность термо-ЭДС компенсационного про- . вода, выполненного .согласно изобретению, и термо-ЭДС термопары иридий/иридий (60 мас.%) - родий (40 мас.%). Изменение соотношени п ощадей поперечного сечени элементов в заданных пределах должно компенсировать с веро тностью L 0,95 случайные колебание характеристик элементов композиции, вли ющих на величину эквивалентной термо-ЭДС композиции (Еэ), а именно велшсины термо-ЭДС и удельного электросопротивлени составл ющих элементов и колебани диаметра проволок в пределах допуска по толщине.db 1 The invention relates to temperature measurement, in particular, to thermoelectric thermometry, and can be used to create a high-temperature compensated wire to a known thermocouple. iridium / iridium alloy (60 wt.%) with rhodium (40 wt.%), the measurement limit of which is more than 2000 ° C. Known compensation wires to thermocouples PR 30/6 and PP-1 to thermocouples of tungsten-rhenium alloys (BP 5/20 and BP 10/20) in the form of twist paralleled wires of different alloys, however, the thermoelectrodes of these thermocouples have thermoelectric characteristics as well , and in the pair significantly differ from the temperature dependence of the braking voltage of thermoelectrodes and iridium / iridium thermocouples (60 wt.%) - polar (40 wt.%), and not MorjT to serve as a compensation wire to the specified thermocouple. There is no compensation wire for an Iri thermocouple w / iridium roll (40% Rh). A compensation wire for a Pt (70) - Rh (30) Ft (94 Rh (6)) thermocouple is also known, in which the positive electrode is made of 1.3 copper, and the negative electrode is made as a composition of three elements having electrical contact along the entire length and made Responsibly copper, aluminum, and iron npj {the ratio of the cross-sectional areas of these elements is 1: (1.8-2.2): (1.8-2.2) C23 However, this compensation wire cannot be used for thermal condensation - EMF of the free ends of the iridium / iridium thermocouple (60 wt.%) - rhodium (40 May.%), Since its thermal The electrical characteristic is significantly different from the temperature dependence of the thermoelectric emf of an iridium / iridium thermocouple (60 wt.%) - rhodium (40 wt.%). The purpose of the invention is to improve the accuracy of temperature measurement with an iridium / iridium thermocouple (60 wt.%) - rhodium (40 wt.) when it is heated to cold ends up to 500 ° C. To achieve this goal, in the compensation wire for thermocouples containing a positive electrode with a copper element and a negative electrode in the form of a collar of elements having electrical contact throughout; d; , with one element to The positions are made of copper, into a polo) I1telny electrode a chromel element is inserted to form an electrical contact along the entire length with a copper element with a ratio of the cross section of two elements 1: (8-10), and in the negative electrode is an element of nichrome mark Х20Н80 with the ratio of cross-sectional areas of copper and nichrome X20Н80 (8-10): 1. The choice of limits for the ratio of cross-sectional areas is due to the fact that both the electrodes of the main thermocouple - (iridium and iridium (60 wt.%) - rhodium (40 wt.%), And the compensation wire (chromel, nichrome) have a spread-thermoelectric characteristics ( for chromel GOST 1790-77 - the presence of four grading classes. As a result, the maximum compensation accuracy, thermo-emf of the free ends of the thermocouple, i.e., the coincidence of the thermo-emf of the compensation wire and the main thermocouple can be achieved by adjusting the thermo-emf compensation This wire has a small change in the ratio of the cross-sectional area of the elements of the composition in the range indicated above. The chosen limits for the ratio of the area of the elements correspond to the probability of 95% compensation of individual calibration fluctuations. The proposed Campaign1 wire carries out; ) - rhodium (40 wt.%) in the range of 0-500 ° C with an accuracy of ± 0.06 mV (± 3 ° C). The table shows the values of thermo-emf relative to platinum positive composite thermoelectrode (E +), made of chromel alloy wire (nine wires {2S 0.3 mm) and pure copper one wire 0.3 mm twisted into a bundle and negative composite thermoelectrode (E-), made of twisted wires of pure copper (9 wires 0 0.3 mm) and alloy X20H80 brand nichrome (1 wire 0.3 mm). The following is the total thermo-EMF of a pair of composite thermoelectrodes (EZ.) , as well as thermo-emf thermocouple iridium / iridium (60 wt.%) - rhodium (40 wt.% ) (EL). The last line of the table lists the systematic error of the total compensation of thermo-emf (l), representing the difference between the thermo-emf of the compensation pro-. water, made according to the invention, and thermo-emf thermocouple iridium / iridium (60 wt.%) - rhodium (40 wt.%). The change in the ratio p of the cross section of elements within the given limits should compensate with probability L 0.95 random variations in the characteristics of the elements of the composition that affect the amount of equivalent thermo-emf of the composition (Ee), namely, the wells of the thermo-EMF and variations in the diameter of the wires within the thickness tolerance.

Таким образом, допустимые пределы соотношени поперешых сечений элементов определ ютс непосредственно из расчета случайного колебани термо-ЭДС композиции.Thus, the permissible limits for the ratio of cross sections of elements are determined directly from the calculation of the random variation of the thermo-emf of the composition.

Реальное уточнение соотношени поперечных сечений провод т следующим образом. Изготавливают пробный образец композиции, измер ют -ее термо-ЭДС определ ют нужное изменение соотношений (в пределах допуска ) и изготавливают композицию с измененным соотношением и заданной термо-ЭДС.The actual refinement of the ratio of cross sections is carried out as follows. A sample of the composition is made, the thermo-emf is measured, the desired change in ratios is measured (within tolerance) and the composition is made with a modified ratio and the desired thermo-emf.

Характеристика случайных колебаний эквивалентной термо- ДС композиции ЕЭ (среднеквадратичное отклонение Е g определ етс как функци нескольких переменных , измен ющихс независимо друг от друга (EI и , ). Известно, что абсолют на дисперси суммы равна сумме абсолютных дисперсий слагаемых, а относительна (дисперси произведени (частного) равна сумме относительных дисперсий сомножителей (делимого и делител ).The characteristic of random fluctuations of the equivalent thermo DS of an EE composition (the standard deviation of E g is determined as a function of several variables that change independently of each other (EI and,). It is known that the absolute on the variance of the sum is equal to the sum of the absolute variances of the summands, and relative (the variance product (private) is equal to the sum of the relative variances of the factors (divisible and divisor).

На основании этого правила, а также известного полуколичественного выражени эквивалентной термо-ЭДС композиции - Е Based on this rule, as well as the well-known semi-quantitative expression of the equivalent thermo-emf of the composition - E

00

ЕПEP

получаем выражение дисперсии эквивалентной термо-ЭДС. .we obtain the expression for the dispersion of equivalent thermo-emf. .

5%э ,( / (г) eF Ci LjpOJ- С2уО 5% uh, (/ (g) eF Ci LjpOJ-C2yO

при этомwherein

. S(2:Ei;pi.t(%tLfa(№,ytf ft) 5(5jrL 2№VO Использу известные значени дисперсии fel. и JJVt можно рассчитать дисперсию ЕЭ , котора и служит критерием дл последующего расчета допустимых пределов колебани соотношени площадей поперечного сечени . Значе1и1 . дисперсии EL и могут быть получены из справочной литературы и зкспериментал-но.. S (2: Ei; pi.t (% tLfa (#, ytf ft) 5 (5jrL 2 #VO) Using known dispersion values fel. And JJVt, you can calculate the EE variance, which serves as a criterion for the subsequent calculation of the permissible limits of oscillation of the ratio of transverse areas sections, values 1, and EL dispersions can be obtained from the reference literature and experimentally.

Композиционные электроды могут быть вьтолнены в виде скрутки из двух параллельно соед1гаенных элементов разной толщины или скрутки разного числа проволок каждого элемента, имеющих примерно равную толЕцину, или каким-либо другим способом , обеспечивающим посто нство соотнощени площадей поперечного сечени элементов и наличие электрического контакта между элементами по всей длине композиции , где имеетс температурный градиент в процессе эксплуатации.Composite electrodes can be made in the form of twist of two parallel-connected elements of different thickness or twist of different numbers of wires of each element approximately equal to just the thickness or in some other way ensuring a constant ratio of the cross-sectional area of the elements and the presence of electrical contact between the elements the entire length of the composition, where there is a temperature gradient during operation.

Технико-экономический эффект от внедрени разработанного изобретени заключ етс Е. повышении точности измерени температуры при использовании термопары из иридиевых сплавов в комплекте с предлагаемым высокотемпературным компзнсащ онным проводом по сравнению с известной термопарой без компенсацион71ого провода. При тгагрсве холодных концов термопары до 100° С погрешность измерени температуры составл ет более 50° С, тогда как исползование компенсационных проводов устран ет- эту погрешность. Кроме того, компенсационный провод облегчает монтаж термоэлектрического контура, так как долг обладает существенно большей пластичностью по сравнению с недопускающей перегибов проволокой из иридиевьк сплавов.The technical and economic effect of introducing the developed invention is to improve the accuracy of temperature measurement when using a thermocouple of iridium alloys in combination with the proposed high-temperature composite wire as compared to the known thermocouple without a compensation wire. With cold thermocouple ends up to 100 ° C, the error in temperature measurement is more than 50 ° C, while using compensating wires eliminates this error. In addition, the compensation wire facilitates the installation of the thermoelectric circuit, since the debt has a significantly greater ductility compared to the non-bending wire of iridium alloys.

Предлагаемый провод выполнен из трех известных широко-распространенных материалов: промышленных сплавов хромель и нихром и 1ШСТОЙ меди, следовательно, не требует выплавки специальных сплавов и может быть изготовлен потребителем без специального сложного оборудовани .The proposed wire is made of three well-known widely used materials: industrial alloys chromel and nichrome and 1TH copper, therefore, does not require the smelting of special alloys and can be made by the consumer without special sophisticated equipment.

Термо-ЭДС композицииThermo-EMF Composition

ХО, 3 ммHO, 3 mm

X9/Си 0,3 мм х1 (положительный электрод компенсационного провода) (Е+) относительно платиныX9 / Cu 0.3 mm x1 (positive electrode of the compensation wire) (Е +) relative to platinum

Термо-ЭДС композиции Си 0,3 мм ХХ9/нихром 0,3 ммThermo-EMF of composition С 0.3 mm ХХ9 / Nichrome 0.3 mm

XI(отрицательный электрод компенсационного провода)XI (negative electrode compensation wire)

(E) относительно платины(E) relative to platinum

Суммарна термо-ЭДС компенсационного провода (ЕХ)Total Thermo EMF Compensation Wire (EX)

Термо-ЭДС термопарыThermo-EMF Thermocouple

иридий/иридий (60 мас.%) -iridium / iridium (60 wt.%) -

родий (40 Macv%) EHRhodium (40 Macv%) EH

Систематическа погреишостьSystematic mortality

компенсационного проводаcompensation wire

,ii EX - ЕЙ, ii EX - HER

Примечание. Измерение термо-ЭДС проводили относительно платинового электрода сравнени . Свободные концы при 0°С.Note. The measurement of thermo-emf was performed relative to a platinum reference electrode. Loose ends at 0 ° C.

4,797,05 9,364.797.05 9.36

3,174,736,473,174,736,47

1,622,322,891,622,322,89

1,642,262,841,642,262,84

-0,02+0,06+0,05-0.02 + 0.06 + 0.05

Claims

COMPENSATION WIRES FOR THERMOCOUPLES, containing a positive electrode with an element of copper and a negative electrode in the form of a composition of elements having electrical contact along the entire length, moreover, one element of the composition is made of copper, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, the temperature of the iridium thermocouple / iridium '(60 wt.%) rhodium (40 wt.%) when its cold ends are heated to 500 ° C, a chromel element is introduced into the positive electrode with the formation of an electrical contact along the entire length with a honey element at a ratio of oschadey cross section of the two elements of 1: (8-10), and introduced into a negative electrode element nichrome brand H20N80 when area ratio. cross section of elements of copper and nichrome brand X20H80 (8-10): 1.

00 m

1 1068736